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• 2000年, 0卷, 第11期
  刊出日期：2000-11-20

    

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  高温材料力学性能
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高温材料力学性能
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  两级蠕变下损伤演变及寿命估算

  魏楠, 金尧, 孙训方

  2000, 0(11): 3-5.

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  魏楠, 金尧, 孙训方. 两级蠕变下损伤演变及寿命估算[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 3-5.
  WEI Nan, JIN Yao, SUN Xun-fang. Creep Damage Evolution and Remaining Life under Two Level Stresses[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 3-5.

  在两级或多级加载下,材料的蠕变寿命分数之和与加载顺序密切相关,这表明加载历史对损伤演变过程具有显著的影响。本研究采用考虑损伤和硬化影响的蠕变律,得到的蠕变损伤演变过程受加载历史的影响。讨论了两级蠕变加载时损伤演变和寿命估算问题。结果表明,本研究方法与试验结果吻合较好,可以反映加载效应的影响。
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  蠕变/疲劳共同作用下寿命估算方法

  金尧, 孙亚芳, 孙训方, 邓勇, 刘洪杰, 屠勇

  2000, 0(11): 6-8.

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  金尧, 孙亚芳, 孙训方, 邓勇, 刘洪杰, 屠勇. 蠕变/疲劳共同作用下寿命估算方法[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 6-8.
  JIN Yao, SUN Ya-fang, SUN Xun-fang, DENG Yong, LIU Hong-jie, TU Yong. Approach of Life Prediction for Creep/Fatigue Interaction[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 6-8.

  通过载荷谱的转换,将带保载时间的蠕变/疲劳循环用不带保载时间的纯疲劳循环代替,提出蠕变/疲劳共同作用时的寿命估算方法。对12Cr1MoV钢母材和焊材的蠕变/疲劳交互作用试验数据的分析处理结果表明,本方法方便、实用。提出一个表征蠕变/疲劳连续加载时交互作用行为的参数,蠕变/疲劳寿命比。分析认为,材料的蠕变/疲劳交互作用行为与该比值的大小有关。材料在蠕变/疲劳共同作用下呈正还是呈负交互作用,并非材料固有的特性,还取决于载荷条件。
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  焊接对HK40高温炉管的蠕变损伤与断裂的影响

  巩建鸣, 涂善东, 凌祥, 喻红梅

  2000, 0(11): 9-12.

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  巩建鸣, 涂善东, 凌祥, 喻红梅. 焊接对HK40高温炉管的蠕变损伤与断裂的影响[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 9-12.
  GONG Jian-ming, TU Shan-dong, LING Xiang, YU Hong-mei. Research of Welding Effect on Creep Damage of High Temperature Furnace Tubes[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 9-12.

  采用含有局部效应的蠕变损伤力学方法,计及材料不均匀性,建立母材和焊缝金属两材料有限元模型,分析了具有缺口的HK40带焊缝试样以及实际HK40炉管焊接接头的蠕变损伤发展与断裂。蠕变损伤模拟结果表明,虽然焊缝金属为蠕变硬焊缝,但在服役寿命的后期,焊缝损伤较母材严重,出现损伤局部化特征,最终的失效发生在焊缝中。服役10年的HK40炉管的金相剖析也表明焊缝比母材具有较高的损伤级别,这预示着焊缝在长期服役过程中是最薄弱的环节之一。
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  Ni₃Al合金热/机械疲劳裂纹扩展行为研究

  何玉怀, 刘绍伦

  2000, 0(11): 13-14.

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  何玉怀, 刘绍伦. Ni₃Al合金热/机械疲劳裂纹扩展行为研究[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 13-14.
  HE Yu-huai, LIU Shao-lun. Thermal-mechanical Fatigue Crack Growth Behavior in Ni₃Al Superalloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 13-14.

  对IC10定向凝固高温合金进行了450～990℃热/机械疲劳裂纹扩展行为的试验研究。分别研究了相位角、保持时间、温度、频率对IC10合金裂纹扩展行为的影响,并建立了热/机械疲劳裂纹扩展速率预测模型。研究发现:温度的升高和频率的降低均会加速裂纹扩展;同相位热/机械疲劳裂纹扩展速率大于反相位热/机械疲劳裂纹扩展速率,而且它们两者介于最大温度和最小温度的等温疲劳裂纹扩展速率之间;载荷保持加速裂纹扩展。
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  Udimet500镍基高温合金长期蠕变行为

  董建新, 谢锡善, 阿部富士雄

  2000, 0(11): 15-17.

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  董建新, 谢锡善, 阿部富士雄. Udimet500镍基高温合金长期蠕变行为[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 15-17.
  DONG Jian-xin, XIE Xi-shan, Fujio Abe. The Creep Behavior under Long Term Deformation of Ni-base Superalloy Udimet500[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 15-17.

  系统分析Udimet500合金经由800℃和900℃不同应力条件下的蠕变行为规律,并结合显微组织分析以揭示合金的蠕变变形行为。结果显示,合金很快达到稳态蠕变阶段,随后马上进入蠕变第三阶段,即蠕变过程主要由加速蠕变控制。组织分析表明,高温蠕变过程中γ′强化相粗化,晶界相的析出及加宽,σ相的析出可能是导致蠕变加速的主要原因。
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  温度对低延性SiCp增强铝基复合材料动态性能的影响

  张行安, 刘绍伦, 唐振廷

  2000, 0(11): 18-20.

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  张行安, 刘绍伦, 唐振廷. 温度对低延性SiCp增强铝基复合材料动态性能的影响[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 18-20.
  ZHANG Xing-an, LIU Shao-lun, TANG Zhen-ting. Effect of Temperature on Dynamic Properties for SiCp Reinforced Aluminum Matrix Composites with Low Ductility[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 18-20.

  用冲击能量法,对低延性SiC颗粒增强铝基复合材料得到冲击能外还得到动态屈服载荷、最大载荷、失稳载荷以及应变等多种参量,综合分析了温度对各种参量的影响,提出了总能量与温度关系曲线上的第一峰可作为低延性材料的最佳使用温度。
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  高性能压电陶瓷纤维复合元件

  杜林虎

  2000, 0(11): 20-20.

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  杜林虎. 高性能压电陶瓷纤维复合元件[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 20-20.
  . [J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 20-20.

  美国海军资助Advanced Cerametics Inc. (ACI)进行高性能压电陶瓷纤维复合超声探头、声纳和振动元件的研究。去年,宾西法尼亚州立大学制备的整体单晶压电材料性能较传统压电材料性能提高近10倍。而ACI利用其陶瓷纤维加工技术制备的超声发生器,由于压电元件中垂直放置的纤维只能沿长度方向振动,大大提高了成像清晰度。该研究将结合单晶技术和ACI的陶瓷纤维技术,考虑使单晶在高温下沿很细的纤维的长度方向生长,从而提高超声元件的性能。
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  陶瓷材料高温断裂韧性评价

  白世鸿, 乔生儒, 舒武炳, 李玫

  2000, 0(11): 21-22,25.

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  白世鸿, 乔生儒, 舒武炳, 李玫. 陶瓷材料高温断裂韧性评价[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 21-22,25.
  BAI Shi-hong, QIAO Sheng-ru, SHU Wu-bing, LI Mei. The Evaluation of Fracture Toughness for SiC Ceramic at Elevated Temperatures[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 21-22,25.

  采用四点弯曲实验方法,研究了高温下不同测试方法(CN法、SENB法和SEPB法)对工业用重结晶SiC陶瓷材料断裂韧性的影响。通过实验发现:在低温下(T<800℃),不同测试方法所获得的K_IC不同,CN法测得K_IC偏大,而SEPB法测得的K_IC则偏小,同时,三种测试方法获得的K_IC随温度的升高变化率都不明显。在高温下(T>800℃),不同的测试方法其K_IC随温度的升高变化趋势不同,CN法K_IC随温度的升高而增大,SENB法K_IC随温度的升高而减小,SEPB法K_IC随温度的升高则基本无变化。
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  改型的GH4145镍基合金

  于茂军, 王伟莉

  2000, 0(11): 23-25.

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  于茂军, 王伟莉. 改型的GH4145镍基合金[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 23-25.
  YU Mao-jun, WANG Wei-li. The Development of GH4145 Superalloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 23-25.

  为了提高改型的GH4145合金的中温塑韧性,消除缺口敏感性,研究了不同热处理工艺对合金性能的影响,结果表明,在适当的热处理条件下,改型的GH4145合金在500～700℃区的塑性得到改善,并且消除了缺口敏感性,达到了汽轮机紧固件用材料的技术要求。
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  复相Al₃Ti基合金的高温强化

  张津徐, 傅云义, 孙坚, 胡赓祥

  2000, 0(11): 26-28,31.

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  张津徐, 傅云义, 孙坚, 胡赓祥. 复相Al₃Ti基合金的高温强化[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 26-28,31.
  ZHANG Jin-xu, FU Yun-yi, SUN Jian, HU Geng-xiang. Multiphase Strengthening of Al₃Ti based Intermetallic Alloy[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 26-28,31.

  报导了对Al₃Ti结合合金进行复相强化的研究,利用适量的Nb合金化,在L1₂Al₃Ti基体中形成分散的第二相,其室温和高温强度显著提高,韧性也有改善。改变制备工艺,使合金发生重有序和析出过程,形成具有高度弥散微粒的复相细晶组织,合金的室温和高温强度进一步提高。并探讨了其强韧化作用机理。
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  蠕变损伤的概率计算及参数敏感性分析

  周昌玉, 涂善东

  2000, 0(11): 29-31.

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  周昌玉, 涂善东. 蠕变损伤的概率计算及参数敏感性分析[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 29-31.
  ZHOU Chang-yu, TU Shan-dong. The Probabilistic Calculation of Creep Damage and the Parameter Sensitivity Analysis[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 29-31.

  由于材料性质数据和损伤模型的分散性和不确定性,计算的损伤结果也产生不确定性,概率方法可以定量考虑不确定性的影响。本文根据确定性模型的研究工作,提出了新的蠕变损伤概率计算模型,并对影响高温构件蠕变损伤各参数进行了参数敏感性分析。蠕变损伤的概率计算将为高温构件可靠性评估奠定基础。
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  镍基高温合金K417热机械疲劳行为

  刘峰, 王跃臣, 张辉, 艾素华, 王中光

  2000, 0(11): 32-34,37.

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  刘峰, 王跃臣, 张辉, 艾素华, 王中光. 镍基高温合金K417热机械疲劳行为[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 32-34,37.
  LIU Feng, WANG Yue-chen, ZHANG Hui, AI Su-hua, WANG Zhong-guang. Thermal-mechanical Fatigue behavior of Nickel based Superalloy K417[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 32-34,37.

  主要研究了K417高温合金在不同实验条件下的热机械疲劳(TMF)行为。在计算机辅助控制伺服液压疲劳实验机上进行了同相和反相热机械疲劳实验。实验结果表明,与等温低周疲劳性能相比较,无论是同相还是反相的热机械疲劳均使寿命大大降低,不同相位对TMF性能产生不同的影响。此外,对于热机械疲劳过程中的塑性应变分量中的时间相关相(蠕变)和非时间相关相(纯塑性变形)应当分别进行考虑,这样才能对该合金的热机械疲劳行为有更加准确的认识。最后用SEM对不同试验条件下的断口进行了详细观察,并对其微观断裂机制进行了分析和探讨。
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  蠕变裂纹启裂和扩展的局部损伤理论

  周斌生, 王正东, 汤晓英

  2000, 0(11): 35-37.

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  周斌生, 王正东, 汤晓英. 蠕变裂纹启裂和扩展的局部损伤理论[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 35-37.
  ZHOU Bing-sheng, WANG Zheng-dong, TANG Xiao-ying. Prediction of Creep Crack Incubation Time and Its Propagation by Local Damage Approach[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 35-37.

  根据局部损伤理论和相似原理,给出了蠕变裂纹启裂前的孕育上下限时间并推导了蠕变裂纹扩展率方程。在常载荷下用2. 25Cr-1Mo钢作了蠕变裂纹扩展试验,高拘束度使早期局部损伤发展迅速,实验结果与孕育时间下限接近。稳态预测值由于忽略未开裂部分材质劣化而略低于实验结果值。有限元模拟损伤演变过程,表明稳态裂纹扩展率与实验结果吻合。
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  镍基单晶高温合金DD100的显微组织和断裂分析

  周灿栋, 郁金星, 张源虎, 杨正瑞, 蒋国昌

  2000, 0(11): 38-40,44.

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  周灿栋, 郁金星, 张源虎, 杨正瑞, 蒋国昌. 镍基单晶高温合金DD100的显微组织和断裂分析[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 38-40,44.
  ZHOU Can-dong, YU Jin-xing, ZHANG Yuan-hu, YANG Zheng-rui, JIANG Guo-chang. Fracture and Microstructure Analysis of Nickel-based Single Crystal Superalloy DD100[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 38-40,44.

  对DD100单晶合金进行了显微组织分析,结果表明,DD100单晶显微组织内存在弥散分布的岛状组织、边缘具有白色亮带的γ/γ′共晶和显微疏松孔洞;共晶边缘、岛状组织和显微疏松孔洞既是裂纹萌生比较有利的位置,也是裂纹易于扩展的通道。
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  用不可逆热力学分析伴随内部结构变化的粘弹性体非线性蠕变行为

  戴光泽

  2000, 0(11): 41-44.

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  戴光泽. 用不可逆热力学分析伴随内部结构变化的粘弹性体非线性蠕变行为[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 41-44.
  DAI Guang-ze. Nonlinear Creep Behaviour of Viscoelastic Medium with Structure Changes by Means of Irreversible Thermodynamics[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 41-44.

  高温下的金属若受到一恒定轴向拉伸的作用,将产生蠕变,它是一个时间依存的增长过程。在本研究中,被称为结构参数的概念被首次引用来描述对Helmholtz自由能和发展方程的影响。我们在Biot用不可逆热力学的方法导出的线性发展方程的基础上,推导出了考虑结构变化的非线性发展方程。作为一个应用实例,这个方程被用来预测理想粘弹性固体棒的单轴蠕变行为。由于考虑应变引发的内部结构变化,开始时各向同性的金属棒在单轴蠕变过程中将逐渐变为面内同性。结果表明:当轴向应力低于某一个极限值时,蠕变将以递减的速率趋近于某一个常数;当轴向应力高于某一个极限值时,蠕变开始时将以递减的速率增加,随后,当蠕变量超过某一极限值后,蠕变率将以递增的速率进入加速段。
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  IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究

  陈鸿均, H. Wever

  2000, 0(11): 45-48.

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  陈鸿均, H. Wever. IN738LC镍基高温合金高温低周疲劳性能的研究[J]. 材料工程, 2000, 0(11): 45-48.
  CHEN Hong-jun, H. Wever. Study on t he Low Cycle Fatigue Property of a Nickel Based Superalloy IN738LC at Elevated Temperature[J]. Journal of Materials Engineering, 2000, 0(11): 45-48.

  以特殊热处理的方法将IN738LC合金中的第二相颗粒处理成只由450nm边长的立方形γ′相构成的试样和只由直径为80nm的球形γ′相所构成的试样。在对这两种试样进行的1223K低周疲劳试验中发现,应变速率不同,试样循环变形的机理也不同。无论是含大颗粒的试样还是只含小颗粒的试样,在大应变速率时是颗粒被切割的变形机制,而在小变形速率条件下是类似于蠕变变形的位错攀移机制。在对小颗粒γ′相试样的试验中,发现有循环软化现象。